Kavitacijska erozija v vbrizgalnih komponentah z uporabo polidisperznega kavitacijskega modela : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2012

Disertacije   Erozija   erozijska škoda   injektor   Kavitacija   vbrizgalne komponente   vbrizglane šobe

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Predložena doktorska disertacija se ukvarja z numeričnim modeliranjem erozijskih efektov kot posledico kavitacijskega toka. Tovrstni tokovi se pojavljajo v različnih industrijskih procesih in so še posebej pomembni v industriji, ki proizvaja ali uporablja komponente za dovod in vbrizg goriva pod visokimi tlaki. Zmožnost numeričnih simulacij tovrstnih notranjih tokov s pomočjo računalniške dinamike tekočin (CFD) omogoča učinkovito oblikovanje vbrizgalnih šob in drugih komponent za dovod goriva, kot so tlačilke, skupni vodi, različni ventili. Ustrezno fizikalno modeliranje samega kavitacijskega toka je predpogoj za določitev agresivnosti obravnavanih pogojev in erozijskih posledic kavitacije. Gonilna sila za nastanek erozijske škode so implozije parnih mehurčkov v kavitacijskem toku. Ponavljajoče se implozije parne faze na površini izpostavljenega materiala sčasoma povzročijo površinske poškodbe. Pravilna ocena nastanka in transporta parne faze v obliki mehurčkov je ključnega pomena. Polidisperzni kavitacijski model v komercialnem CFD programu AVL FIRE je bil uporabljen kot osnova predstavljene disertacije. Materialni erozijski model je bil modificiran in prilagojen v okvirje dinamike tekočin ter implementiran v CFD program. Predvideva, da material ne prenese obremenitev nad mejo plastičnosti materiala in ocenjuje agresivnost kavitacijskega toka kot funkcijo števila implozij mehurčkov na enoto površine in velikosti le-teh ob imploziji na površini. Model omogoča numerične simulacije erozijskih efektov, kar ima izredno vrednost pri oblikovanju komponent za dovod in vbrizg goriva. Kombinacija materialnega erozijskega modela z večfaznim modelom za dinamiko tekočin je unikatna in predstavlja jedro disertacije. Prikazanih je več rezultatov, ki kažejo na zmožnost modela za kvantitativno in kvalitativno oceno verjetnosti nastanka erozijskih poškodb materiala. Prikazane so tudi posledice erodirane površine izvrtin vbrizgalne šobe na širjenje curka goriva. To nakazuje na vpliv erozije na pripravo mešanice goriva in samo zgorevanje.

08.08.2023